２０１３年１月１６日
日本原燃株式会社

ガラス溶融炉Ｂ系列におけるガラス固化試験の結果について
１．はじめに ガラス溶融炉Ｂ系列の「ガラス固化試験（安定運転確認・性能確認）」は終了し、ガラス温度や気相温度、炉底部の温度を目標の範囲内で所定のバッチ数の運転ができること、設計上の最大処理能力で運転できることを確認。
 ガラス固化試験を開始するにあたっては、事前確認試験および至近のＫＭＯＣ試験で得られたデータの評価を行い、試験計画への反映を実施。

３．ガラス固化試験における計画の検討および供給する廃液（１）ガラス固化試験における計画の検討
 ガラス固化試験の計画について、２０１０年１１月に報告した「再処理施設高レベル廃液ガラス固化建屋ガラス溶融炉運転方法の改善検討結果について（改正版その２）」（以下、「改善検討結果報告」という）に示した計画をもとに事前確認試験およびＫＭＯＣ試験の結果を反映することを目的に検討を実施。
「改善検討結果報告」に示した計画

実施済み

Ｂ系列

事前確認試験

Ａ系列

事前確認試験

2012 年 6 月～8 月

今回実施2013 年春頃実施予定

Ｂ系列 ガラス固化試験（安定運転確認・性能確認）
Ａ系列 ガラス固化試験（安定運転確認・性能確認）【事前確認試験】・ＫＭＯＣで確認した運転条件等を用いて、実機での安定運転に係る運転条件を確認【ガラス固化試験】
・安定運転の確認
・事業指定申請書に記載の高レベル廃液のガラス固化に係る処理性能の確認（高レベル廃液を約 70Ｌ/ｈ/系列で処理できる能力）

性能確認
１０バッチの中で７０Ｌ／ｈを確認

安定運転確認
廃液供給１０バッチ＋洗浄３バッチ＋廃液供給１０バッチ

変更点①立ち上げ運転の実施
ガラス溶融炉を加熱する供給電力量とガラス温度等の変化の関係などを確認するための運転を追加

変更点②最大処理能力への処理量増加の運転方法
当初計画よりも短いバッチ数の中で最大処理能力での運転を確認する計画に変更

安定運転確認立ち上げ運転５バッチ

安定運転
廃液供給１０バッチ＋洗浄３バッチ＋廃液供給１０バッチ

性能確認
５バッチの中で７０Ｌ／ｈを確認

事前確認試験およびＫＭＯＣ試験の結果を反映した計画

２．時系列
 ２０１２年１１月１９日からガラス溶融炉Ｂ系列の熱上げを行い、２０１３年１月３日にガラス固化試験を終了した。
2012 年 11 月 19 日～
12 月 3 日～※リン酸二ブチル：使用済燃料を硝酸で溶解した溶解液からウランとプルトニウムを抽出するための溶媒抽出に用いるリン酸三ブチル（ＴＢＰ）が放射線分解して生成される。

熱上げ②最大処理能力への処理量増加の運転方法
性能確認での段階的に処理量を上げる運転方法について、ＫＭＯＣ試験で当初計画よりも少ないバッチ数で処理量を最大能力である７０Ｌ／ｈまで上げることができることを確認した
ことを踏まえ、ガラス温度が安定した状態になるまでの時間等を考慮し、５バッチの中で最大処理量まで処理量を上げる運転方法に変更。

流下確認（２本）
Ｂ系列 ガラス固化試験
安定運転確認12 月 7 日～

立ち上げ運転（ガラス固化体５本製造）（洗浄運転

12 月 12 日～

12 月 31 日～
2013 年 1 月 3 日

ガラス溶融炉を加熱する供給電力量とガラス温度等の変化の関係などを確認

３本製造）

安定運転確認（ガラス固化体２３本製造（うち、廃液供給２０本））（洗浄運転等①立ち上げ運転の実施
不溶解残渣廃液の混合量やＤＢＰ※の濃度など廃液性状が事前確認試験と異なることから、事前確認試験の評価結果を受け、ガラス溶融炉を加熱する供給電力量とガラス温度等の変化の関係などを確認する立ち上げ運転を追加。

廃液供給１０バッチ＋洗浄３バッチ＋廃液供給１０バッチの運転でガラス温度等が安定した状態を維持できることを確認

５本製造）

性能確認（ガラス固化体５本製造）

ガラス溶融炉の最大処理能力約７０Ｌ／ｈ／系列で運転できることを確認（２）ガラス固化試験における供給する廃液①高レベル廃液混合槽で混合する廃液の組み合わせ
ガラス溶融炉に供給する廃液として想定される複数の組み合わせのうち、仮焼層の安定形成、炉底部管理、回復運転（洗浄運転又はかくはん操作）などの観点で考慮すべき運転条件を考え、仮焼層の安定性、炉底管理に最も影響を与えるケースとして「３種類の廃液（高レベル濃縮廃液、アルカリ濃縮廃液、不溶解残渣廃液）を混合した溶液」でガラス固化試験を実施。
②仮焼層への影響成分の管理
過去のアクティブ試験及びＫＭＯＣ試験において、仮焼層の状態に影響を及ぼすことを確認している不溶解残渣およびＤＢＰに対して、以下の管理を実施。
・ 不溶解残渣は、設計条件の量（事前確認試験よりも多い）を混合。
・ ＤＢＰは、試験開始前に３種類の廃液を混合槽で混合し、事前確認試験では仮焼層への影響を排除したのに対し、仮焼層への影響を排除しない状態でガラス溶融炉に供給。
1

４．ガラス溶融炉Ｂ系列におけるガラス固化試験の結果と評価（１）安定運転確認①立ち上げ運転 ガラス溶融炉を加熱する供給電力量とガラス温度等の変化の関係などを確認した。具体的には、
熱バランス計算の溶融速度定数※の確認を行い、事前確認試験の実廃液よりも溶融速度定数が安定運転確認

洗浄
ガラス温度②

推定ガラス温度

洗浄

ガラス温度①白金族堆積指標

50kg/h到達時間洗浄運転判断基準

実廃③-10

実廃③-09実廃③-08

実廃③-07

実廃③-06

実廃③-05

実廃③-04

実廃③-03

実廃③-02

実廃③-01

洗浄②-03

洗浄②-02

洗浄②-01

実廃②-10

実廃②-09実廃②-08

実廃②-07

実廃②-06

実廃②-05

実廃②-04

実廃②-03

安定運転確認

安定運転確認

洗浄②

ガラス温度①

ガラス温度①管理目標範囲

ガラス温度②

安定運転確認

ガラス温度①、気相温度および炉底温度（バッチ平均）が、安定運転確認における判定基準として「改善検討結果報告」に示した管理目標範囲で維持されていた

ガラス温度④

コモン温度

洗浄運転判断基準よりも上で推移

白金族堆積指標洗浄運転判断基準

ガラス温度①管理目標範囲（バッチ平均）

ガラス温度③白金族元素堆積指標[-], 主底間抵抗[Ω]洗浄運転判断基準よりも下で推移

温度（℃）

立上げ運転

流下速度100kg/h到達時間
白金族元素堆積指標

100kg/h到達時間洗浄運転判断基準※最終バッチに確認された流下性の変化については、もうひとつの流下性の指標である５０kg/ｈ到達時間、白金族堆積指標に変化がないこと等から白金族元素による溶融ガラスの粘性の増加による影響ではなく、異物による流路の閉塞が発生した可能性が高いと評価。予め定められた手順に従い直棒（改良型）により流下性回復作業を行い、流下性が回復したことを確認。また、ガラス原料供給の一時的な不調によりガラス溶融炉内の液位の低下が見られた（安定運転の２回目の１０バッチ運転の４、５バッチ目）が、ガラス流下重量等による調整を行い、通常状態に復旧。
水供給

実廃液③
安定運転確認

200A到達時抵抗

実廃②-02②安定運転確認
 計画したバッチ数の運転を行い、最終バッチの流下時に流下性の指標のひとつである１００kg/ｈ到達が判断基準を超えたことなど※が確認されたが、ガラス温度、気相温度および炉底温度が管理目標範囲で安定して推移していることを確認するとともに、白金族堆積指標や他の流下性の指標が洗浄運転に移行する判断基準に達することなく目標とした運転が実施できることを確認。

洗浄②洗浄②

流下速度50kg/h到達時間
200A到達時主底間抵抗

実廃②-01※熱バランス計算において、ガラス溶融炉を加熱する供給電力量と計算により算出されるガラス温度等の値が実際のガラス温度等と一致するようにするためのもの：電力量と温度の相関に影響を与える最も大きな要素が仮焼層であるため、仮焼層の状態を表すものとして評価

実廃液②
安定運転確認

流下速度、到達時間[分]小さく、事前確認試験の廃液と比べて、仮焼層が溶けにくく、仮焼層が形成しやすい廃液であることを確認。これは、事前確認試験との廃液性状が異なる不溶解残渣およびＤＢＰの影響によるものと評価。⇒廃液の特徴を踏まえ、適切な仮焼層状態になるよう、電力調整方法に反映。

最終バッチで判断基準を超えているが、２つの到達時間の指標が判断基準を超えた場合に洗浄運転に移行することになっているため洗浄運転に移行する必要はない

ガラス温度等の温度や白金族堆積指標などに白金族堆積の兆候が見られないため異物による流路の閉塞が発生した可能性が高いと判断

炉底温度管理目標（破線より下）

炉底温度

炉底温度②

気相温度管理目標範囲
炉底温度①

気相温度
主電極電力

間接加熱装置電力

12/6

12/7

12/8

12/9

12/10

12/11

12/12

12/13

12/14

12/15

12/16

12/17

12/18

12/19

12/20

12/21

12/22

12/23

12/24

12/25

実廃③-10

実廃③-09実廃③-08

実廃③-07

実廃③-06

実廃③-05

実廃③-04

実廃③-03

実廃③-02

実廃③-01

洗浄②-03

洗浄②-02

洗浄②-01

実廃②-10

実廃②-09実廃②-08

実廃②-07

実廃②-06

実廃②-05

実廃②-04

実廃②-03気相温度管理目標範囲（バッチ平均）

底部電極温度実廃②-02

実廃②-01

気相温度（２）性能確認 立ち上げ運転と同じ廃液供給流量での運転を２バッチ行った後、３バッチ目で流量を上げ、４バッチ目、５バッチ目で判定基準である７０L/ｈ以上を満足するよう廃液供給流量を設定し運転を実施。
 その結果、バッチ時間の中で最大処理能力の計測対象とした 1 時間において、性能確認の判定基準である７０L/ｈ以上を満足する約７３L/ｈの処理量で運転することができた。なお今回の試験では結果としてバッチ平均においても７０L/ｈ以上の処理量で運転することができた。
2

 その間、判断基準ではないものの、ガラス温度、気相温度および炉底温度は安定運転の管理目標範囲を維持した状態であるとともに、白金族堆積指標、流下性の指標が洗浄運転への移行判断基準に達することなく運転ができた。
 また、性能確認を行う上で必要な条件として設定したガラス溶融炉内の液位が通常運転範囲であること、ガラス溶融炉内の負圧変動が通常範囲内であることを確認した。

安定運転確認
性能確認

模擬廃液
ガラス温度①

ガラス温度①管理目標範囲

ガラス温度②
模擬廃液
立上運転（模擬廃液）
模擬廃液

水供給

実廃液④-01～05（性能確認）
性能確認

ガラス温度①廃液供給量：70Ｌ/ｈ以上

ガラス温度②温度（℃）

推定ガラス温度

ガラス温度④
ガラス温度③

炉底温度①管理目標（破線より下）

炉底温度①

炉底温度②

炉底温度①

気相温度管理目標範囲

電力（kW）

温度（℃）

コモン温度

気相温度

実廃④-05

実廃④-04実廃④-03

実廃④-02

実廃④-01

気相温度

立上げ①-2

立上げ①-1

底部電極温度主電極電力

間接加熱装置電力

12/30

12/31

1/1

立上運転（模擬廃液）
模擬廃液

1/2

実廃液④（性能確認）
性能確認
流下速度50kg/h到達時間
200A到達時主底間抵抗流下速度100kg/h到達時間
白金族元素堆積指標

100kg/h到達時間洗浄運
転判断基準

200A到達時抵抗流下速度、到達時間[分]1/3

洗浄運転判断基
準よりも下で推移

白金族堆積指標

洗浄運転判断基準よりも下で推移

洗浄運転判断基準よりも上で推移
50kg/h到達時間洗浄運転判断基準

白金族堆積指標洗浄運転判断基準

白金族元素堆積指標[-], 主底間抵抗[Ω]12/29

５．事前確認試験およびガラス溶融炉Ｂ系列におけるガラス固化試験を踏まえた今後の対応等①今回、３（２）に示した廃液条件下のガラス溶融炉Ｂ系列のガラス固化試験において、ＫＭＯＣ試験の結果を踏まえた設備改善や運転方法の改善効果（下記（ア）～（ウ））により、安定運転確認の判断基準である管理目標範囲でガラス温度等が推移した運転を実施。
(ア)模擬廃液を用いた洗浄運転により、仮焼層部の白金族元素の沈降を遅らせ、一度に多量の白金族元素が炉底部に沈降するのを抑制。
(イ)追加した温度測定点については、ガラス溶融炉の運転時の炉内状態把握に有効であることを確認。
(ウ)インリーク抑止材（断熱材）の効果により流下ノズル根元部の保温効果を確認、流下性についても改善。
②事前確認試験の結果からガラス溶融炉Ａ系列とＢ系列に安定運転という観点で差異がないことを評価しており、今後のＡ系列での安定運転確認についても見通しが得られた。
③ガラス溶融炉Ｂ系列の炉内観察を行い、その結果も踏まえ、ガラス溶融炉Ｂ系列のガラス固化試験結果の評価を行う。
④法定点検、設備点検などを実施後、ガラス溶融炉Ａ系列のガラス固化試験を２０１３年春頃実施予定。なお、Ａ系列のガラス固化試験の計画については、「改善検討結果報告」をもとにＢ系列のガラス固化試験結果の評価も踏まえて今後検討。
以立上げ①-1

立上げ①-2

実廃④-01

実廃④-02

実廃④-03

実廃④-04上実廃④-053